電圧低下はなぜそれほど有害なのですか？

私は読んでいた、実際に必要とされているサージ保護を？そして、なぜ電圧低下がそれほど有害なのかを知りたいのです。そこに与えられた説明は「コンデンサが定格電圧を超える」というものでしたが、PSUに供給される電力が通常の電圧よりも低い場合は意味がありません。ブラウンアウトのPSUが損傷するとどうなりますか？

そのような損傷を防ぐために、最新のPSUに組み込まれている保護はありますか？UPSを使用する以外に、電圧低下状態でコンピューターを保護する方法はありますか？

電圧低下は、AC電源が公称値を約10％下回る低電圧状態です（公称値は、ほとんどの場所で110-120または220-240を意味します）。したがって、米国では、ブラウンアウトはAC電圧が99Vを下回ると定義される場合があります。ATX電源のIntel仕様では、90〜135、180〜265の電圧で電源が正常に動作するように規定されているため（セクション3.1）、顕著な電圧低下が発生しても電源は正常に動作します。

また、一部の人々は、白熱電球が実際の低電圧状態と同じようにその間、わずかに、しかし目に見えて暗くなるため、非常に短い電力ドロップアウト（30mS未満、または約2 ACサイクル）を電圧低下として含みます。

いずれの場合も、Intelはそれらを低電圧状態として定義し、IntelのATX12V電源設計ガイドのセクション3.1.3で、そのような条件下でATX電源が従わなければならない要件について説明します。

電源には、3.1項の表1で指定された最小値を下回る入力電圧を印加しても電源が損傷しないように、保護回路を含める必要があります。

通常、電源には、1日の終わりに約308 VACを変圧器に供給する興味深い回路の束で構成される入力セクションがあり、その後、調整および調整回路に電力を供給します。この回路は、実際には調整回路の主要な基盤を形成します。使用している電源がフルワット未満の場合、出力側の調整から外れることなく、かなりの低電圧状態で管理できる場合があります。

電圧低下が発生すると、電源は（入力電圧と電流に基づいて）可能な限り定格電流を供給しようとし、レギュレーションを維持できない場合Power Good、マザーボードに送られる信号をディアサートします。マザーボードはpower on、電源に送られる信号をディアサートする責任があり、間に合うようにすると、電源はすべての出力を落としてオフになります。

マザーボードがこれに失敗した場合、レギュレーションから大きく外れたときに電源がレールを落とすはずですが、それは保証されていません。低品質の電源では、コンポーネントとマザーボードも低電圧状態になる可能性があります。

その時点で何が起こるかは、それらのコンポーネントの堅牢性に依存しますが、コンポーネントがより低い電圧で動作しようとするため、一般的には良いことではありません。電源装置は、電源を切ると常に短時間低電圧を供給することに注意してください（出力を0に落とすのは瞬間的ではありません）。この問題は、電源装置が低電圧状態に長時間とどまる場合にのみ発生します。これは、電源装置とマザーボードの両方が問題を認識できず、動作を継続しようとした場合にのみ発生します。

Intelの仕様は業界のガイドラインに過ぎず、認証機関は存在しないことに注意してください。優れた電源であっても、その推奨事項に従うという合意には縛られません。私のお気に入りのセクションは3.1.5です。高価でも安価でも、多くの電源がこれらの推奨事項を守っていないのを見てきました！

特定の効果は、議論されているコンポーネントによって異なりますが、実際には別の議論です。

パイ。P = IE。電力=電流×電圧。したがって、電圧が低下して電圧が低下した場合、電源は同じ電力を維持するために主電源からより多くの電流を引き出す必要があります。したがって、電圧低下時の電圧ストレスは実際には低くなりますが、電源への電流ストレスは増加して補償します。

簡単な答えは次のとおりです。電圧低下では、電源はより低い供給電圧を補償するためにより多くの電流を引き込む必要があり、これはトランジスタ、ワイヤ、ダイオードなどに非常にストレスがかかります。 、問題を悪化させます。

長い答えは次のとおりです。 ほとんどのPC（すべてではないにしても）は、スイッチング電源を使用します。電源のすべての要素（トランジスタ、トランス、コンデンサ、ダイオードなど）が完全に理想的な場合、電源は任意の入力電圧を取得し、必要な電圧で必要な電力を生成できます（十分な電流がP = IEを維持するための入力）。

しかし、これらの要素はすべて理想とはほど遠いため、実際の電源はすべて、特定の範囲、たとえば80〜240Vで動作するように設計されています。設計された範囲内であっても、効率（入力で必要な電力に対する電源の出力での電力の割合）は、入力電圧が低くなるにつれて低下する傾向があります。Anandtechには良い例のグラフがあります。X軸は電源（負荷）の出力での電力、Y軸は効率です。したがって、この供給は約300Wで最も効率的です。

120V入力の場合、約85％の効率であるため、壁から約300W / 0.85 = 353Wを消費して、出力で300Wを得ます。「失われた」53Wは、電源回路で消費されます（そのため、PCにはファンがあります。これは、電源に小さな箱に50Wの電球があり、熱を逃す必要があるようなことです）。P = IEなので、120Vから300Wの出力を生成するために必要なコンセントからの電流を計算できます：I = P / E = 353W / 120V = 2.9A。（この説明を簡単にするため、力率は無視しています。）

230V入力の場合、効率は87％であるため、壁から344Wしか引き出しません。これは素晴らしいことです。電圧が非常に高いため、消費電流ははるかに低くなります：344W / 230V = 1.5A。

しかし、90Vの電圧低下状態では、効率は120Vの場合よりもさらに悪くなります：83.5％。そのため、電源は壁から300W / 0.835 = 359Wを引き出しています。そして、それはさらに多くの電流を引いています：359W / 90V = 4A！

650Wに定格されているので、おそらくこの電源にあまりストレスをかけないでしょう。650Wで何が起こるかを簡単に見てみましょう。120Vの場合、壁からの効率は82％-> 793Wおよび6.6Aです。しかし、高負荷では効率がさらに悪くなるため、90Vでは78.5％の効率、つまり828Wと9.2Aが得られます。効率が78.5％のままであっても、電圧低下が80Vになった場合は、10.3Aを引く必要があります。それは多くの最新です。そのような電流向けに設計されていない場合、物事は溶け始めます。

そのため、電圧低下は電源に悪いのです。低い電源電圧を補償するために、より多くの電流を引き込む必要があり、これはトランジスタ、ワイヤ、ダイオードなどにとって非常にストレスがかかります。また、効率が低下し、さらに多くの電流を引き、問題を悪化させます。

ボーナスの例：電源電圧が低下すると、電源の効率が低下する理由を簡単に説明します。すべての電子部品（トランジスタ、トランス、プリント回路基板上のトレースなど）には、何らかの等価抵抗があります。パワートランジスタが「オン」に切り替わると、「オン抵抗」、たとえば0.05Ωになります。そのため、3Aの電流がそのトランジスタに流れると、そのリード間で3A * 0.05ohms = 0.15Vになります。その0.15V * 3A = 0.45Wの電力は、現在そのトランジスタで消費されています。それは無駄な電力です。負荷への電力ではなく、電源の熱です。これが300Wシナリオ、120Vシナリオです。

90Vの電圧低下300Wシナリオでは、トランジスタの抵抗は同じ0.05Ωですが、4Aの電流が流れるため、リード間で4A * 0.05ohms = 0.2V低下します。0.2V * 4A = 0.8Wの電力が、現在そのトランジスタで消費されています。そのため、電源電圧が低下すると、オン抵抗/電圧降下のある電源装置内の各デバイス（およびそれらが多数あります）は、より多くの熱（無駄な電力）を生成します。そのため、一般的には理にかなっていますが、電圧が高いほど効率が高くなります。